История создания паровых двигателей. Разработка паровых двигателей


Как сделать разработку и использование паровых двигателей предпочтительнее, чем для двигателей сжигания?

Термодинамические циклы

Термодинамические циклы, используемые в настоящее время, - Ранкин (пар), Отто (бензиновые двигатели), Дизель (очевидно) и Брайтон (газовые турбины). Существуют и другие циклы; Я не так хорошо знаком с ними, и я не буду их покрывать.

Основное различие между циклом Ренкина и другими заключается в том, что в Рэнкине тепловая энергия создается за пределами рабочей жидкости, тогда как в Отто, Дизеле и Брайтоне она производится внутри рабочей жидкости. То есть в Отто и Дизеле жидкое топливо распыляется в цилиндр и сжигается для перемещения поршня, а в Брайтоне жидкое топливо распыляется в камеру сгорания и сжигается. Поэтому для циклов Отто, Дизеля и Брайтона требуется жидкое топливо.

Циклы Ранкина по-прежнему используются на электростанциях и других широкомасштабных приложениях, но не используются для мобильных приложений. Преимущество кроссового и дизельного циклов Отто и Дизеля; все этапы цикла происходят в поршне, который составляет всего лишь литр или больше. Преимущество цикла Брайтона заключается в том, что он не герметизирован. Поршень должен иметь толстые стенки, чтобы содержать взрыв внутри него и направлять эту энергию на коленчатый вал. Камера сгорания Brayton цикла буквально имеет отверстие на обоих концах. Никакие толстые стены не намного легче. С другой стороны, цикл Ранкина имеет как толстые стенки, так и большой объем жидкости, поэтому существуют ограничения на то, насколько малы вы можете это сделать, а тепловая эффективность резко падает при небольших размерах.

Удалить жидкое топливо

Чтобы сделать цикл Ранкина лучшим вариантом для мобильных приложений, решение заключается в том, чтобы сделать жидкое топливо менее доступным или недоступным. Если нет нефтяных месторождений, то ископаемое топливо будет поступать только из угля и угля. Уголь можно превратить в жидкость, но это вряд ли произойдет для людей как хорошая идея, если ранее не было использования жидкой нефти.

ОП уже коснулся этого, поэтому я сосредоточен на альтернативе.

Удалите все ископаемые топлива

Если вы хотите быть более экзотичным, полностью удалите ископаемое топливо. Геологические условия никогда не были правильными для разработки ископаемого топлива, и никаких обширных месторождений нефти или угля никогда не возникало. Помните, что цикл Ранкина может использовать ЛЮБЫЕ внешние источники тепла. Есть много неприятных решений, таких как солнечный свет, сосредоточенный в увеличительном стекле , магических кристаллах , электричестве от батареи или вращающемся конденсаторе .

Но я хочу твердо продать цепочку технологического развития от радиоизотопов до ядерного деления. Конечно, это будет крупномасштабный отход от регулярной истории, но позвольте мне сделать так, чтобы это было практично.

Без ископаемого топлива, что еще вы бы использовали?

Цепь обнаружения, приводящая к радиации, шла от исследований флуоресценции хлорофилла в 1819 г. до флуоресценции уранового стекла в 1852 г., к фосфоресценции некоторых металлов, наконец, к радиации в 1896 году и радиоактивного распада в 1910 году. Это была вся чистая физика, не требовалось для промышленной революции. В этом случае потенциал тепловой энергии от радиоизотопов, тепловая энергия, которая не была доступна никаким другим способом, может перевесить опасность потери Кюри или двух на этом пути.

В частности, существуют два долговечных радиоактивных материала: торий-232 и уран-238. Оба они относительно распространены и легко добываются, и каждая из них имеет отчетливую цепь распада. Ключом к их использованию является захват блока урана или тория и выделение элементов, которые находятся в середине цепи распада, но все же имеют период полураспада в течение нескольких лет. Затем этот материал может быть сконцентрирован и сохранен как блок питания. Радиоизотоп, запечатанный в свинцовой втулке, будет генерировать тепловую энергию с заданной скоростью с течением времени; горячая скала, в основном. Идеально подходит для использования в паровом двигателе.

Понятно, что каждый радиоизотоп будет иметь скорость генерации тепла на массу и период полураспада. Он будет продолжать генерировать тепло при экспоненциально уменьшающейся скорости, уменьшая ее выход на половину каждого периода полураспада. Для изотопов есть сладкое пятно: U-238 имеет период полураспада 4 миллиарда лет, но тепловая мощность 8 μ μ Вт на килограмм. Следующим шагом вниз по цепочке распада является Th-234 с периодом полураспада 24 дня и выходом 6 МВт на килограмм. Один из них вырабатывает чуть больше тепла, чем железо, а другой, вероятно, расплавится (и радиация отравит вас), прежде чем вы закончите его производство. Ничто не очень полезно. Сладкое пятно - период полураспада от 1 до 10000 лет.

Из цепи распада урана полезными изотопами могут быть:

  • Th-230 (называемый ионием ранними исследователями), половина жизни 75000 лет, сила 0,6 W кг W кг
  • Ра-226 (Радиум) полураспада 1600 лет, мощность 168 W кг W кг ,

Из ториевой цепи:

  • Ra-228 (Mesothorium), полуфабрикат 6 лет, мощность 3,5 кВт кг кВт кг
  • Th-228 (Radiothorium), halflife 2 года, мощность 177 кВт кг кВт кг

Хороший диапазон изотопов для различных применений; локомотив мог бы использовать более энергичный плотный мезоторий, который приходится разворачивать каждые несколько лет, электрогенерирующую станцию ​​с большим количеством пространства, имеющую более длительный менее опасный радий. Существенным недостатком является то, что вы не можете отключить их. Автомобили были бы совершенно непрактичны, так как ваш автомобиль таял на вашей дороге. Но поезда и корабли, которые движутся большую часть времени, и электростанции и фабрики, которые работают все время, будут в порядке.

Чтобы закончить, позвольте мне дать вам небольшой контекст по поводу опасности излучения этих материалов. Большая часть энергии этих реакций (за исключением Мезотория) вызвана альфа-частицами, которые не очень опасны. Они не проникают в ваше тело, так что, хотя они могут вызвать рак кожи, тяжело для них вызвать лучевую болезнь. Все сказанное, прямые радиационные эффекты этих материалов затем удивительно низки. Используя калькулятор rad-pro , я получил неэкранированный rem / hr для того, чтобы сидеть на блоке 1 кг каждого материала как Ionium: .7 mrem / hr; Радиум: 0,2 м / ч, Мезоторий: ~ 200 бэр / час Радиоторий: 149 бэр / час.

Таким образом, Ionium безопасен для ваших детей, Radium безопасен по стандартам завода 19-го века, а Mesothorium и Radiothorium, самый плотный в энергии, заставят вас рвать в течение часа и убьют вас, если вы проведете 5 часов, стоя рядом с ним. С другой стороны, экранированные контейнеры, свинцовые перчатки и фартуки для рабочих и ограниченное воздействие могут значительно сократить эту дозу и удержать людей достаточно хорошо. Если вы можете получить до 100 бр / год, вероятно, не будет слишком большой лучевой болезни. Имейте в виду, что в углеводном мире стимпанк смог смог бы нанести такой же ущерб гражданину.

Итак, у вас это есть. Вы можете полностью уничтожить ископаемое топливо, запустить свое общество на радиоизотопах или развить их в ядерное деление.

askentire.net

Реферат: История создания паровых двигателей

 

Говорят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III в. до нашей эры, великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архи­меда и ее описание были найдены спустя восемнадцать столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и худож­ника Леонардо да Винчи.

Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расши­ряясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Для нас интерес­но здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр, по которому, как поршень, скользило ядро.

 

Вот некоторые идеи, известные человеку к тому времени, когда он начал работать над созданием настоящего рабочего теплового двигателя, способного приводить в действие различные машины и механизмы.

 Над изобретением па­ровой машины в XVII—XVIII вв. трудились многие — англичане Томас С е в е р и и Томас Ньюкомен, француз Дени П а п е н, русский И. И. Пол­зунов и многие другие.

Папен построил цилиндр, в котором вверх и вниз свободно перемещался поршень. Поршень был связан тросом, перекинутым через блок, с грузом, который тоже вслед за поршнем подымался и опускался. По мысли Папена, поршень можно было связать с какой-либо машиной, например водяным насосом, который стал бы качать воду. В нижнюю, откидывающуюся часть цилиндра насыпали порох, который затем поджигали. Образовавшиеся газы, стремясь расшириться, толкали поршень вверх. После этого поршень с наружной стороны обливали холодной водой. Газы в цилиндре охлаждались, и давление их на поршень умень­шалось. Поршень под действием собственного веса и наружного атмосферного давления опускался вниз, поднимая при этом груз. Двигатель совершал полезную работу. Но для практических целей он не годился. Немыслимо было каждый раз насыпать в цилиндр порох, поджигать его, затем пускать воду, и так все время, пока двигатель работает. Кроме того, применение взрыва для поднятия поршня было далеко не безопасно.

В двигателе, построенном Папеном, проглядываются основные черты современного двигателя внутреннего сгорания. Однако потребовалось много времени и труда большого числа изобрета­телей, чтобы двигатель внутреннего сгорания был построен. Сам Папен пошел по другому пути — пути создания поршневых паровых машин.

В новом двигателе (рис. 1) Папен вместо пороха использовал воду. Воду наливали под поршень, и цилиндр снизу разогревали.

Образующийся пар поднимал поршень. Затем цилиндр охлаж­дали и находящийся в нем пар конденсировался — превращал­ся снова в воду. Поршень, как и в случае порохового двигате­ля, под действием своего веса и атмосферного давления опу­скался вниз. Этот двигатель работал лучше, чем пороховой. Но для практического исполь­зования он был также мало пригоден: нужно было подво­дить и отводить огонь, подавать охлаждающую воду, ждать, когда пар сконденсируется, зак­рывать воду... Были еще хлопоты с отводом воздуха, остановкой поршня в крайних положениях

... Эти недостатки были главным образом связаны с тем, что приготовление пара, необходимого для работы двигателя, проис­ходило в самом цилиндре.

А что если в цилиндр впускать уже готовый пар, полученный, например, в отдельном котле? Тогда достаточно было бы попере­менно впускать в цилиндр то пар, то охлаждающую воду, и дви­гатель работал бы с большей скоростью и меньшим потреблением топлива.

Дени Папен этого не сделал. Об этом догадался его современ­ник англичанин Томас Севери, построивший паровой насос для откачки воды из шахты. В его машине приготовление пара проис­ходило вне цилиндра — в котле.

Наиболее удачной была машина, построенная англичанами Т. Нюкоменом и его помощником Коули. Их машина на­чала работать в 1711 г. Она приводила в движение насос. Пар получали в котле 1 (рис. 2). Когда под действием силы тяжести спускались штанга насоса и груз 7, то поднимался поршень 4, подвешенный на другом конце балансира 8, а пар из парового котла поступал в цилиндр 2. Когда поршень достигал своего высшего положения, кран 3 закрывался, из сосуда 5 через кран 6 в цилиндр вспрыскивалась холодная вода, пар конденсировался и образовывался вакуум. Атмос­ферное давление заставляло поршень опускаться, а груз 7 подниматься. Затем снова в цилиндр впускался пар. Машина Ньюкомена — Коули использовалась свыше 90 лет, однако она имела серьезные недостатки: КПД ее был низок, а рабо­чие ходы поршня машины разделялись длительными проме­жутками; она могла приводить в действие только насос.

Русский техник Иван Иванович Ползунов значительно усовершенствовал паровую машину. Постройку своей ма­шины Ползунов завершил в 1765 г., а пущена она была в 1766 г. после смерти изобретателя.

Машина Ползунова имела два цилиндра (рис. 3). Когда один из цилиндров сообщался с паровым котлом, в другой впускалась охлаждающая вода; поршни опускались под дей­ствием атмосферного давления. В то время, как один из них опускался, под другой поступал пар, и он поднимался. Движе­ние поршней передавалось на шкив, поэтому шкив непрерывно поворачивался то в од­ну, то в другую сторону. Возвратно-вращательное движение шкива могло быть преобразовано во вра­щение рабочего вала. Это давало возможность приво­дить в движение станки и другие механизмы. Таким образом, машина Ползунова была первым в мире универсальным паровым двигателем.

Создателем универсального парового двигателя, который по­лучил широкое распространение, стал английский механик Джемс Уатт. Работая над усовершенствованием машины Ньюкомена, он в 1784 г. построил двигатель, который годился для любой машины (рис. 4). А нужда в таком двигателе была огромная. В наиболее развитых странах Европы ручной труд на капитали­стических фабриках и заводах все больше заменялся работой машин. Универсальный двигатель стал необходим производству, и он был создан.

В двигателе Уатта применен так называемый кривошипно-шатунный механизм для превращения поступательно-возвратного движения поршня во вращательное движение колеса. От этого колеса вращательное движение передается любому стан­ку. Кривошипно-шатунный механизм (рис. 5) состоит из шату­на 3 (шатающаяся тяга) и кривошипа 4 (кривой шип). Кривошип закреплен на валу колеса 5 и может вращаться вместе с ним. Шатун одним концом связан с балансиром 2, а другим концом — с кривошипом. Поршень 1 машины приводит в колебательное движение балансир, шатун передает это колебание кривошипу.

Итак, к концу XVIII в. в общих чертах существовали все основные виды тепловых двигателей: паровые машины, двигатель внутреннего сгорания (прообразом которого является машина Дени Папена с пороховыми зарядами), паровые турбины Джио-ванни Бранка и реактивные двигатели (вспомните Геронов шар). Однако степень совершенства, а потому и применение этих машин были далеко не одинаковыми. Если паровые машины после усо­вершенствований, внесенных Уаттом, получили широкое рас­пространение на заводах и фабриках, пароходах и электростан­циях, то паровые турбины, реактивные двигатели были всего лишь забавными игрушками, а двигатель внутреннего сгорания существовал только в проектах, часто не осуществимых.

К середине XIX в. паровые машины, как очень не экономич­ные (КПД самых совершенных тепловых машин не более 15—20)%, начинают вытесняться другими двигателями — паровыми и га­зовыми турбинами и двигателями внутреннего сгорания. Однако в последнее время конструкторы вновь обратились к паровым машинам. В основном это связано с тем, что отработанные газы других двигателей сильно загрязняют окружающую среду, со­здавая угрозу природе и людям. Сейчас уже разработано несколько вариантов паровых двигателей для установки их на автомобили.

 

 

 

 

 

 

Рис.1

 

 

 

 

 

 

 

 

                   Рис.2

 

 

 

 

Рис.3

 

 

 

Рис.4

 

Рис.5

 

 

 

 

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1.  Большая школьная энциклопедия, т.1 Естественные науки (автор-составитель С. Исмаилова)  - М.: Русское энциклопедическое общество, 2003г.

2.  Книга для чтения по физике 7-8 класс. Составитель Кириллова И.Г. Москва «Просвещение» 1978г.

3.  Физика-юным: Теплота. Электричество. Кн. Для внеклассного чтения. Сост. М.Н. Алексеева.- М.: Просвящение,1980.

 

www.referatmix.ru

разработки паровых двигателей

Сегодня поговорим про стимпанк и паровые двигатели, которые реально существуют, разрабатываются и бьют...

Запуск парового двигателя прошлого века.Двигатель использовался на горчичном и уксусном заводе. Подписыв...

В этом выпуске я переделываю двухцилиндрового парового монстра, в скромный, экономичный двигатель для...

Современная паровая машина.

Многие люди просят детальнее рассказать о даном устройстве, в этом ролике попробую показать принцип работы...

ADGEX EDrive. Двигатель нового поколения, уникальная разработка Российских ученых. Демонстрацию проводит Викто...

Пока конечно рано говорить о то что Двигатель со свободным поршнем будет будущим, но всё же. В автопром...

Эффектный эксперимент на "безопорное движение". Догадайся почему это работает. Занимательная физика. Второ...

В данном видео,показана модель двух цилиндрового электромагнитного двигателя (соленоидного двигателя)...

Юрий Константинович Соболев рассказывает о двигателях внутреннего сгорания собственной разработки. Работ...

В данном видео,показана модель Шестицилиндрового,оппозитного,электромагнитного двигателя (соленоидного...

Информация о разработке нового типа гибридной силовой установки на авто для города и села. Это комбинирова...

В фильме освещается история создания термодинамики и той ее части, которая связана с работой тепловых двиг...

Паровая машина на гусеницах.Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию...

Эта схема двигателя внутреннего сгорания без шатуна, что снижает вибрацию. Помощь проекту https://money.yandex.ru/to/410...

Большая подборка соревнований между Русскими и зарубежными тракторами. Приятного просмотра! Не забудьте...

Ходовые испытания паровой машины.Разработка ООО ЭНЕРГОСТРОЙСЕРВИС для автономного теплоэнергоснабжения...

Принципиальная схема работы парового роторного двигателя Н.Н. Тверского. 1885 год. Подробности на сайте www.rotor-...

В этом чудесном видео рассказывается о истории создания нами привычном четырех тактном двигателе, который...

5 ТЕХНОЛОГИЙ БУДУЩЕГО, КОТОРЫЕ ИЗМЕНЯТ МИР Конкурс на настоящий IPHONE: https://www.youtube.com/watch?v=rCt-VP-3qrU Мы уже поговори.

Что за сила заставляет взлетать ракету или вибрировать телефон? Можно ли построить электродвигатель за...

Паровые машины, представленные на видео, были выпущены в период с 1882 г. по 1931 г.

Build your own motor.

Сюжет корпоративного телеканала «НАМИ-ТВ» об истории создания первого парового автомобиля отечественной...

Паровые машины, представленные на видео, были выпущены в Англии в период с 1919 г. по 1937 г.

Притёрлось поршневое кольцо и двигатель стал реально быстро работать. На такой скорости он проработал...

Сюжет в программе "Сегодня" на НТВ о "двигателе внешнего сгорания". 22.01.2009 г.

[Конец Топливодару] [Закат топливного бизнеса] [Русские изобрели новый двигатель]. [Сергей Алексеев] Автор...

Тестовые разработки интерактивной 3D модели Двигателя внутреннего сгорания. 1. Система смазки. 2. Система...

Скачать СКРАП МЕХАНИК ОТ ЛК: http://skachay.club/-ajoc ▻ ИНСТРУКЦИЯ ПО СКАЧИВАНИЮ: https://goo.gl/TYXeuD ▻ Скачать Textur pack by...

В видео рассказываю об одном из способов передачи энергии магмы, пару. И в целом о паровой турбине.

Подписка на Супер ежика ---- КЛИКАЙ :) https://www.youtube.com/user/TraderEuro?sub_confirmation=1 Подписка на Турбо Ежика --- КЛИКАЙ ;)...

Авария на Рефтинской ГРЭС еще раз показала, насколько энергосистема чувствительна к техническому состояни...

ТерраТрансформирование Планет: Скоро и Яблони на Марсе будут Цвести! Атомарный Водород ТермоЯдерный...

Короткий выпуск на фоне таймлапса разработки модпака для следующего сезона. Ну, люди же любят смотреть,...

Я решил создать отдельный канал с подобными переводами, интервью, дневниками разработчиков и.т.д. Если вам...

Stirling - Motor und die Dampfmaschine Einzigartige Erfindungen, ein geballtes Fachwissen aus unzähligen verschiedenen Patenten enthalten ...

ender incisi nas?l yap?l?r jahrein pipisi softon?c amk lowu minecraft bariyer nas?l al?n?r hypixel serverine nas?l girilir minecraft fps artt?rma 2016 en iyi pvp texture packleri kumeler 2 senol hoca guntekin onay bitti demediniz mi lan

debojj.net

разработки паровых двигателей видео Видео YouTube

...

10 меc назад

Запуск парового двигателя прошлого века.Двигатель использовался на горчичном и уксусном заводе. Подписыв...

...

1 лет назад

Сегодня поговорим про стимпанк и паровые двигатели, которые реально существуют, разрабатываются и бьют...

...

2 лет назад

В этом выпуске я переделываю двухцилиндрового парового монстра, в скромный, экономичный двигатель для...

...

2 лет назад

Многие люди просят детальнее рассказать о даном устройстве, в этом ролике попробую показать принцип работы...

...

6 лет назад

Современная паровая машина.

...

3 лет назад

Пока конечно рано говорить о то что Двигатель со свободным поршнем будет будущим, но всё же. В автопром...

...

1 лет назад

В данном видео,показана модель двух цилиндрового электромагнитного двигателя (соленоидного двигателя)...

...

4 лет назад

Керосиновый двигатель 1909 года. Мощность 10 л.с., фирма Blackstone. Использовался для откачки воды из реки и в сельс...

...

2 лет назад

Эффектный эксперимент на "безопорное движение". Догадайся почему это работает. Занимательная физика. Второ...

...

3 лет назад

ADGEX EDrive. Двигатель нового поколения, уникальная разработка Российских ученых. Демонстрацию проводит Викто...

...

3 лет назад

Юрий Константинович Соболев рассказывает о двигателях внутреннего сгорания собственной разработки. Работ...

...

1 лет назад

В данном видео,показана модель Шестицилиндрового,оппозитного,электромагнитного двигателя (соленоидного...

...

7 лет назад

Принципиальная схема работы парового роторного двигателя Н.Н. Тверского. 1885 год. Подробности на сайте www.rotor-...

...

8 меc назад

Паровая машина на гусеницах.Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию...

...

2 лет назад

Без коллекторный дисковый электродвигатель нового поколения.

...

5 лет назад

В фильме освещается история создания термодинамики и той ее части, которая связана с работой тепловых двиг...

...

5 лет назад

Информация о разработке нового типа гибридной силовой установки на авто для города и села. Это комбинирова...

...

3 лет назад

Большая подборка соревнований между Русскими и зарубежными тракторами. Приятного просмотра! Не забудьте...

...

9 меc назад

Сюжет корпоративного телеканала «НАМИ-ТВ» об истории создания первого парового автомобиля отечественной...

...

5 лет назад

Ходовые испытания паровой машины.Разработка ООО ЭНЕРГОСТРОЙСЕРВИС для автономного теплоэнергоснабжения...

videoyoutube.ru

История создания паровых двигателей | Физика

Г оворят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III в. до нашей эры, великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архи­меда и ее описание были найдены спустя восемнадцать столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и худож­ника Леонардо да Винчи.

Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расши­ряясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Для нас интерес­но здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр, по которому, как поршень, скользило ядро.

Вот некоторые идеи, известные человеку к тому времени, когда он начал работать над созданием настоящего рабочего теплового двигателя, способного приводить в действие различные машины и механизмы.

Над изобретением па­ ровой машины в XVII – XVIII вв. трудились многие – англичане Томас С е в е р и и Томас Ньюкомен, француз Дени П а п е н, русский И. И. Пол­зунови многие другие.

Папен построил цилиндр, в котором вверх и вниз свободно перемещался поршень. Поршень был связан тросом, перекинутым через блок, с грузом, который тоже вслед за поршнем подымался и опускался. По мысли Папена, поршень можно было связать с какой-либо машиной, например водяным насосом, который стал бы качать воду. В нижнюю, откидывающуюся часть цилиндра насыпали порох, который затем поджигали. Образовавшиеся газы, стремясь расшириться, толкали поршень вверх. После этого поршень с наружной стороны обливали холодной водой. Газы в цилиндре охлаждались, и давление их на поршень умень­шалось. Поршень под действием собственного веса и наружного атмосферного давления опускался вниз, поднимая при этом груз. Двигатель совершал полезную работу. Но для практических целей он не годился. Немыслимо было каждый раз насыпать в цилиндр порох, поджигать его, затем пускать воду, и так все время, пока двигатель работает. Кроме того, применение взрыва для поднятия поршня было далеко не безопасно.

В двигателе, построенном Папеном, проглядываются основные черты современного двигателя внутреннего сгорания. Однако потребовалось много времени и труда большого числа изобрета­телей, чтобы двигатель внутреннего сгорания был построен. Сам Папен пошел по другому пути – пути создания поршневых паровых машин.

В новом двигателе (рис. 1) Папен вместо пороха использовал воду. Воду наливали под поршень, и цилиндр снизу разогревали.

Образующийся пар поднимал поршень. Затем цилиндр охлаж­дали и находящийся в нем пар конденсировался – превращал­ся снова в воду. Поршень, как и в случае порохового двигате­ля, под действием своего веса и атмосферного давления опу­скался вниз. Этот двигатель работал лучше, чем пороховой. Но для практического исполь­зования он был также мало пригоден: нужно было подво­дить и отводить огонь, подавать охлаждающую воду, ждать, когда пар сконденсируется, зак­рывать воду… Были еще хлопоты с отводом воздуха, остановкой поршня в крайних положениях

…Эти недостатки были главным образом связаны с тем, что приготовление пара, необходимого для работы двигателя, проис­ ходило в самом цилиндре.

А что если в цилиндр впускать уже готовый пар, полученный, например, в отдельном котле? Тогда достаточно было бы попере­менно впускать в цилиндр то пар, то охлаждающую воду, и дви­гатель работал бы с большей скоростью и меньшим потреблением топлива.

Дени Папен этого не сделал. Об этом догадался его современ­ник англичанин Томас Севери, построивший паровой насос для откачки воды из шахты. В его машине приготовление пара проис­ ходило вне цилиндра – в котле.

Наиболее удачной была машина, построенная англичанами Т. Нюкоменом и его помощником Коули. Их машина на­чала работать в 1711 г. Она приводила в движение насос. Пар получали в котле 1 (рис. 2). Когда под действием силы тяжести спускались штанга насоса и груз 7, то поднимался поршень 4, подвешенный на другом конце балансира 8, а пар из парового котла поступал в цилиндр 2. Когда поршень достигал своего высшего положения, кран 3 закрывался, из сосуда 5 через кран 6 в цилиндр вспрыскивалась холодная вода, пар конденсировался и образовывался вакуум. Атмос­ферное давление заставляло поршень опускаться, а груз 7 подниматься. Затем снова в цилиндр впускался пар. Машина Ньюкомена – Коули использовалась свыше 90 лет, однако она имела серьезные недостатки: КПД ее был низок, а рабо­чие ходы поршня машины разделялись длительными проме­жутками; она могла приводить в действие только насос.

Русский техник Иван Иванович Ползунов значительно усовершенствовал паровую машину. Постройку своей ма­шины Ползунов завершил в 1765 г., а пущена она была в 1766 г. после смерти изобретателя.

Машина Ползунова имела два цилиндра (рис. 3). Когда один из цилиндров сообщался с паровым котлом, вдругой впускалась охлаждающая вода; поршни опускались под дей­ствием атмосферного давления. В то время, как один из них опускался, под другой поступал пар, ион поднимался. Движе­ние поршней передавалось на шкив, поэтому шкив непрерывно поворачивался то в од­ну, то в другую сторону. Возвратно-вращательное движение шкива могло быть преобразовано во вра­щение рабочего вала. Это давало возможность приво­ дить в движение станки и другие механизмы. Таким образом, машина Ползунова была первым в мире универсальным паровым двигателем.

Создателем универсального парового двигателя, который по­ лучил широкое распространение, стал английский механик Джемс Уатт. Работая над усовершенствованием машины Ньюкомена, он в 1784 г. построил двигатель, который годился для любой машины (рис. 4). А нужда в таком двигателе была огромная. В наиболее развитых странах Европы ручной труд на капитали­стических фабриках и заводах все больше заменялся работой машин. Универсальный двигатель стал необходим производству, и он был создан.

В двигателе Уатта применен так называемый кривошипно – шатунный механизм для превращения поступательно-возвратного движения поршня во вращательное движение колеса. От этого колеса вращательное движение передается любому стан­ ку. Кривошипно-шатунный механизм (рис. 5) состоит из шату­на 3 (шатающаяся тяга) и кривошипа 4 (кривой шип). Кривошип закреплен на валу колеса 5 и может вращаться вместе с ним. Шатун одним концом связан с балансиром 2, а другим концом – с кривошипом. Поршень 1 машины приводит в колебательное движение балансир, шатун передает это колебание кривошипу.

Итак, к концу XVIII в. в общих чертах существовали все основные виды тепловых двигателей: паровые машины, двигатель внутреннего сгорания (прообразом которого является машина Дени Папена с пороховыми зарядами), паровые турбины Джио-ванни Бранка и реактивные двигатели (вспомните Геронов шар). Однако степень совершенства, а потому и применение этих машин были далеко не одинаковыми. Если паровые машины после усо­вершенствований, внесенных Уаттом, получили широкое рас­пространение на заводах и фабриках, пароходах и электростан­циях, то паровые турбины, реактивные двигатели были всего лишь забавными игрушками, а двигатель внутреннего сгорания существовал только в проектах, часто не осуществимых.

К середине XIX в. паровые машины, как очень не экономич­ные (КПД самых совершенных тепловых машин не более 15-20)%, начинают вытесняться другими двигателями – паровыми и га­зовыми турбинами и двигателями внутреннего сгорания. Однако в последнее время конструкторы вновь обратились к паровым машинам. В основном это связано с тем, что отработанные газы других двигателей сильно загрязняют окружающую среду, со­здавая угрозу природе и людям. Сейчас уже разработано несколько вариантов паровых двигателей для установки их на автомобили.

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Большая школьная энциклопедия, т.1 Естественные науки (автор-составитель С. Исмаилова) – М.: Русское энциклопедическое общество, 2003г.

2. Книга для чтения по физике 7-8 класс. Составитель Кириллова И. Г. Москва “Просвещение” 1978г.

3. Физика-юным: Теплота. Электричество. Кн. Для внеклассного чтения. Сост. М. Н. Алексеева.- М.: Просвящение,1980.

Loading...

belreferatov.net

Реферат: История создания паровых двигателей

Г оворят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III в. до нашей эры, великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архи­меда и ее описание были найдены спустя восемнадцать столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и худож­ника Леонардо да Винчи.

Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расши­ряясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Для нас интерес­но здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр, по которому, как поршень, скользило ядро.

Вот некоторые идеи, известные человеку к тому времени, когда он начал работать над созданием настоящего рабочего теплового двигателя, способного приводить в действие различные машины и механизмы.

Над изобретением па­ ровой машины в XVII — XVIII вв. трудились многие — англичане Томас С е в е р и и Томас Ньюкомен,француз Дени П а п е н, русский И. И. Пол­зунови многие другие.

Папен построил цилиндр, в котором вверх и вниз свободно перемещался поршень. Поршень был связан тросом, перекинутым через блок, с грузом, который тоже вслед за поршнем подымался и опускался. По мысли Папена, поршень можно было связать с какой-либо машиной, например водяным насосом, который стал бы качать воду. В нижнюю, откидывающуюся часть цилиндра насыпали порох, который затем поджигали. Образовавшиеся газы, стремясь расшириться, толкали поршень вверх. После этого поршень с наружной стороны обливали холодной водой. Газы в цилиндре охлаждались, и давление их на поршень умень­шалось. Поршень под действием собственного веса и наружного атмосферного давления опускался вниз, поднимая при этом груз. Двигатель совершал полезную работу. Но для практических целей он не годился. Немыслимо было каждый раз насыпать в цилиндр порох, поджигать его, затем пускать воду, и так все время, пока двигатель работает. Кроме того, применение взрыва для поднятия поршня было далеко не безопасно.

В двигателе, построенном Папеном, проглядываются основные черты современного двигателя внутреннего сгорания. Однако потребовалось много времени и труда большого числа изобрета­телей, чтобы двигатель внутреннего сгорания был построен. Сам Папен пошел по другому пути — пути создания поршневых паровых машин.

В новом двигателе (рис. 1) Папен вместо пороха использовал воду . Воду наливали под поршень, и цилиндр снизу разогревали.

Образующийся пар поднимал поршень. Затем цилиндр охлаж­дали и находящийся в нем пар конденсировался — превращал­ся снова в воду. Поршень, как и в случае порохового двигате­ля, под действием своего веса и атмосферного давления опу­скался вниз. Этот двигатель работал лучше, чем пороховой. Но для практического исполь­зования он был также мало пригоден: нужно было подво­дить и отводить огонь, подавать охлаждающую воду, ждать, когда пар сконденсируется, зак­рывать воду... Были еще хлопоты с отводом воздуха, остановкой поршня в крайних положениях

...Эти недостатки были главным образом связаны с тем, что приготовление пара, необходимого для работы двигателя, проис­ ходило в самом цилиндре.

А что если в цилиндр впускать уже готовый пар, полученный, например, в отдельном котле? Тогда достаточно было бы попере­менно впускать в цилиндр то пар, то охлаждающую воду, и дви­гатель работал бы с большей скоростью и меньшим потреблением топлива.

Дени Папен этого не сделал. Об этом догадался его современ­ник англичанин Томас Севери, построивший паровой насос для откачки воды из шахты. В его машине приготовление пара проис­ ходило вне цилиндра — в котле.

Наиболее удачной была машина, построенная англичанами Т. Нюкоменом и его помощником Коули. Их машина на­чала работать в 1711 г. Она приводила в движение насос. Пар получали в котле 1 (рис. 2). Когда под действием силы тяжести спускались штанга насоса и груз 7, то поднимался поршень 4, подвешенный на другом конце балансира 8, а пар из парового котла поступал в цилиндр 2. Когда поршень достигал своего высшего положения, кран 3 закрывался, из сосуда 5 через кран 6 в цилиндр вспрыскивалась холодная вода, пар конденсировался и образовывался вакуум. Атмос­ферное давление заставляло поршень опускаться, а груз 7 подниматься. Затем снова в цилиндр впускался пар. Машина Ньюкомена — Коули использовалась свыше 90 лет, однако она имела серьезные недостатки: КПД ее был низок, а рабо­чие ходы поршня машины разделялись длительными проме­жутками; она могла приводить в действие только насос.

Русский техник Иван Иванович Ползунов значительно усовершенствовал паровую машину. Постройку своей ма­шины Ползунов завершил в 1765 г., а пущена она была в 1766 г. после смерти изобретателя.

Машина Ползунова имела два цилиндра (рис. 3). Когда один из цилиндров сообщался с паровым котлом, вдругой впускалась охлаждающая вода; поршни опускались под дей­ствием атмосферного давления. В то время, как один из них опускался, под другой поступал пар, ион поднимался. Движе­ние поршней передавалось на шкив, поэтому шкив непрерывно поворачивался то в од­ну, то в другую сторону. Возвратно-вращательное движение шкива могло быть преобразовано во вра­щение рабочего вала. Это давало возможность приво­ дить в движение станки и другие механизмы. Таким образом, машина Ползунова была первым в мире универсальным паровым двигателем.

Создателем универсального парового двигателя, который по­ лучил широкое распространение, стал английский механик Джемс Уатт. Работая над усовершенствованием машины Ньюкомена, он в 1784 г. построил двигатель, который годился для любой машины (рис. 4). А нужда в таком двигателе была огромная. В наиболее развитых странах Европы ручной труд на капитали­стических фабриках и заводах все больше заменялся работой машин. Универсальный двигатель стал необходим производству, и он был создан.

В двигателе Уатта применен так называемый кривошипно- шатунный механизм для превращения поступательно-возвратного движения поршня во вращательное движение колеса. От этого колеса вращательное движение передается любому стан­ ку . Кривошипно-шатунный механизм (рис. 5) состоит из шату­на 3 (шатающаяся тяга) и кривошипа 4 (кривой шип). Кривошип закреплен на валу колеса 5 и может вращаться вместе с ним. Шатун одним концом связан с балансиром 2, а другим концом — с кривошипом. Поршень 1 машины приводит в колебательное движение балансир, шатун передает это колебание кривошипу.

Итак, к концу XVIII в. в общих чертах существовали все основные виды тепловых двигателей: паровые машины, двигатель внутреннего сгорания (прообразом которого является машина Дени Папена с пороховыми зарядами), паровые турбины Джио-ванни Бранка и реактивные двигатели (вспомните Геронов шар). Однако степень совершенства, а потому и применение этих машин были далеко не одинаковыми. Если паровые машины после усо­вершенствований, внесенных Уаттом, получили широкое рас­пространение на заводах и фабриках, пароходах и электростан­циях, то паровые турбины, реактивные двигатели были всего лишь забавными игрушками, а двигатель внутреннего сгорания существовал только в проектах, часто не осуществимых.

К середине XIX в. паровые машины, как очень не экономич­ные (КПД самых совершенных тепловых машин не более 15—20)%, начинают вытесняться другими двигателями — паровыми и га­зовыми турбинами и двигателями внутреннего сгорания. Однако в последнее время конструкторы вновь обратились к паровым машинам. В основном это связано с тем, что отработанные газы других двигателей сильно загрязняют окружающую среду, со­здавая угрозу природе и людям. Сейчас уже разработано несколько вариантов паровых двигателей для установки их на автомобили.

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Большая школьная энциклопедия, т.1 Естественные науки (автор-составитель С. Исмаилова) - М.: Русское энциклопедическое общество, 2003г.

2. Книга для чтения по физике 7-8 класс. Составитель Кириллова И.Г. Москва «Просвещение» 1978г.

3. Физика-юным: Теплота. Электричество. Кн. Для внеклассного чтения. Сост. М.Н. Алексеева.- М.: Просвящение,1980.

www.yurii.ru

История создания паровых двигателей

СОДЕРЖАНИЕ: оворят, еще две с лишним тысячи лет назад, в в. до нашей эры, великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара.

Г оворят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III в. до нашей эры, великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архи­меда и ее описание были найдены спустя восемнадцать столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и худож­ника Леонардо да Винчи.

Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расши­ряясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Для нас интерес­но здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр, по которому, как поршень, скользило ядро.

Вот некоторые идеи, известные человеку к тому времени, когда он начал работать над созданием настоящего рабочего теплового двигателя, способного приводить в действие различные машины и механизмы.

Над изобретением па­ ровой машины в XVII — XVIII вв. трудились многие — англичане Томас С е в е р и и Томас Ньюкомен,француз Дени П а п е н, русский И. И. Пол­зунови многие другие.

Папен построил цилиндр, в котором вверх и вниз свободно перемещался поршень. Поршень был связан тросом, перекинутым через блок, с грузом, который тоже вслед за поршнем подымался и опускался. По мысли Папена, поршень можно было связать с какой-либо машиной, например водяным насосом, который стал бы качать воду. В нижнюю, откидывающуюся часть цилиндра насыпали порох, который затем поджигали. Образовавшиеся газы, стремясь расшириться, толкали поршень вверх. После этого поршень с наружной стороны обливали холодной водой. Газы в цилиндре охлаждались, и давление их на поршень умень­шалось. Поршень под действием собственного веса и наружного атмосферного давления опускался вниз, поднимая при этом груз. Двигатель совершал полезную работу. Но для практических целей он не годился. Немыслимо было каждый раз насыпать в цилиндр порох, поджигать его, затем пускать воду, и так все время, пока двигатель работает. Кроме того, применение взрыва для поднятия поршня было далеко не безопасно.

В двигателе, построенном Папеном, проглядываются основные черты современного двигателя внутреннего сгорания. Однако потребовалось много времени и труда большого числа изобрета­телей, чтобы двигатель внутреннего сгорания был построен. Сам Папен пошел по другому пути — пути создания поршневых паровых машин.

В новом двигателе (рис. 1) Папен вместо пороха использовал воду . Воду наливали под поршень, и цилиндр снизу разогревали.

Образующийся пар поднимал поршень. Затем цилиндр охлаж­дали и находящийся в нем пар конденсировался — превращал­ся снова в воду. Поршень, как и в случае порохового двигате­ля, под действием своего веса и атмосферного давления опу­скался вниз. Этот двигатель работал лучше, чем пороховой. Но для практического исполь­зования он был также мало пригоден: нужно было подво­дить и отводить огонь, подавать охлаждающую воду, ждать, когда пар сконденсируется, зак­рывать воду... Были еще хлопоты с отводом воздуха, остановкой поршня в крайних положениях

...Эти недостатки были главным образом связаны с тем, что приготовление пара, необходимого для работы двигателя, проис­ ходило в самом цилиндре.

А что если в цилиндр впускать уже готовый пар, полученный, например, в отдельном котле? Тогда достаточно было бы попере­менно впускать в цилиндр то пар, то охлаждающую воду, и дви­гатель работал бы с большей скоростью и меньшим потреблением топлива.

Дени Папен этого не сделал. Об этом догадался его современ­ник англичанин Томас Севери, построивший паровой насос для откачки воды из шахты. В его машине приготовление пара проис­ ходило вне цилиндра — в котле.

Наиболее удачной была машина, построенная англичанами Т. Нюкоменом и его помощником Коули. Их машина на­чала работать в 1711 г. Она приводила в движение насос. Пар получали в котле 1 (рис. 2). Когда под действием силы тяжести спускались штанга насоса и груз 7, то поднимался поршень 4, подвешенный на другом конце балансира 8, а пар из парового котла поступал в цилиндр 2. Когда поршень достигал своего высшего положения, кран 3 закрывался, из сосуда 5 через кран 6 в цилиндр вспрыскивалась холодная вода, пар конденсировался и образовывался вакуум. Атмос­ферное давление заставляло поршень опускаться, а груз 7 подниматься. Затем снова в цилиндр впускался пар. Машина Ньюкомена — Коули использовалась свыше 90 лет, однако она имела серьезные недостатки: КПД ее был низок, а рабо­чие ходы поршня машины разделялись длительными проме­жутками; она могла приводить в действие только насос.

Русский техник Иван Иванович Ползунов значительно усовершенствовал паровую машину. Постройку своей ма­шины Ползунов завершил в 1765 г., а пущена она была в 1766 г. после смерти изобретателя.

Машина Ползунова имела два цилиндра (рис. 3). Когда один из цилиндров сообщался с паровым котлом, вдругой впускалась охлаждающая вода; поршни опускались под дей­ствием атмосферного давления. В то время, как один из них опускался, под другой поступал пар, ион поднимался. Движе­ние поршней передавалось на шкив, поэтому шкив непрерывно поворачивался то в од­ну, то в другую сторону. Возвратно-вращательное движение шкива могло быть преобразовано во вра­щение рабочего вала. Это давало возможность приво­ дить в движение станки и другие механизмы. Таким образом, машина Ползунова была первым в мире универсальным паровым двигателем.

Создателем универсального парового двигателя, который по­ лучил широкое распространение, стал английский механик Джемс Уатт. Работая над усовершенствованием машины Ньюкомена, он в 1784 г. построил двигатель, который годился для любой машины (рис. 4). А нужда в таком двигателе была огромная. В наиболее развитых странах Европы ручной труд на капитали­стических фабриках и заводах все больше заменялся работой машин. Универсальный двигатель стал необходим производству, и он был создан.

В двигателе Уатта применен так называемый кривошипно- шатунный механизм для превращения поступательно-возвратного движения поршня во вращательное движение колеса. От этого колеса вращательное движение передается любому стан­ ку . Кривошипно-шатунный механизм (рис. 5) состоит из шату­на 3 (шатающаяся тяга) и кривошипа 4 (кривой шип). Кривошип закреплен на валу колеса 5 и может вращаться вместе с ним. Шатун одним концом связан с балансиром 2, а другим концом — с кривошипом. Поршень 1 машины приводит в колебательное движение балансир, шатун передает это колебание кривошипу.

Итак, к концу XVIII в. в общих чертах существовали все основные виды тепловых двигателей: паровые машины, двигатель внутреннего сгорания (прообразом которого является машина Дени Папена с пороховыми зарядами), паровые турбины Джио-ванни Бранка и реактивные двигатели (вспомните Геронов шар). Однако степень совершенства, а потому и применение этих машин были далеко не одинаковыми. Если паровые машины после усо­вершенствований, внесенных Уаттом, получили широкое рас­пространение на заводах и фабриках, пароходах и электростан­циях, то паровые турбины, реактивные двигатели были всего лишь забавными игрушками, а двигатель внутреннего сгорания существовал только в проектах, часто не осуществимых.

К середине XIX в. паровые машины, как очень не экономич­ные (КПД самых совершенных тепловых машин не более 15—20)%, начинают вытесняться другими двигателями — паровыми и га­зовыми турбинами и двигателями внутреннего сгорания. Однако в последнее время конструкторы вновь обратились к паровым машинам. В основном это связано с тем, что отработанные газы других двигателей сильно загрязняют окружающую среду, со­здавая угрозу природе и людям. Сейчас уже разработано несколько вариантов паровых двигателей для установки их на автомобили.

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Большая школьная энциклопедия, т.1 Естественные науки (автор-составитель С. Исмаилова) - М.: Русское энциклопедическое общество, 2003г.

2. Книга для чтения по физике 7-8 класс. Составитель Кириллова И.Г. Москва «Просвещение» 1978г.

3. Физика-юным: Теплота. Электричество. Кн. Для внеклассного чтения. Сост. М.Н. Алексеева.- М.: Просвящение,1980.

Скачать архив с текстом документа

site-to-you.ru